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高速客車(chē)的真空衛(wèi)生系統(tǒng)

點(diǎn)擊率：2094 作者：上海拓科實(shí)業(yè)有限公司來(lái)源：http://6338338.cn 時(shí)間：2016-12-2 15:37:30

[ 摘要 ]

分析并比較了傳統(tǒng)客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)與真空衛(wèi)生系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)介紹了國(guó)外幾種主要真空衛(wèi)生系統(tǒng)的工作原理及組成，指出了我國(guó)高速客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)的發(fā)展方向。[ 正文 ]
    0　引言

    隨著我國(guó)鐵路客車(chē)的迅速發(fā)展，客車(chē)高速化已成為今后鐵路發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。客車(chē)速度的提高對(duì)其原有的衛(wèi)生系統(tǒng)提出了新的更高的要求，由于客車(chē)速度的提高，原有的傳統(tǒng)衛(wèi)生系統(tǒng)將不能滿(mǎn)足列車(chē)的運(yùn)行要求；同時(shí)，高速客車(chē)相對(duì)封閉的車(chē)內(nèi)環(huán)境及旅客對(duì)車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量的更高要求也對(duì)其衛(wèi)生系統(tǒng)提出了新挑戰(zhàn)。

    1　傳統(tǒng)的客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)存在的問(wèn)題

    1.1　傳統(tǒng)的客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)型式

    我國(guó)傳統(tǒng)的客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)主要有直接排放式和控制排放式兩種。直接排放式是直接將糞便用水沖洗到線路上，利用沖廁過(guò)程將固態(tài)糞便與道渣相碰撞而破碎，然后被雨水沖刷滲入道渣下面，自然分解；控制排放式系統(tǒng)將糞便沖入集便箱中，列車(chē)入段檢修時(shí)排空集便箱，將污物排入當(dāng)?shù)氐闹髋盼巯到y(tǒng)。

    1.2　傳統(tǒng)的客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)存在的弊端

    上述兩種傳統(tǒng)的衛(wèi)生系統(tǒng)主要應(yīng)用在低速或普速客車(chē)上，對(duì)于運(yùn)行速度大于200 km/h的高速客車(chē)，此系統(tǒng)的應(yīng)用將受到限制，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

    1.2.1　高速客車(chē)的高氣密性限制了傳統(tǒng)衛(wèi)生系統(tǒng)的應(yīng)用

    高速客車(chē)有較高的壓力密封性要求。這主要是由于高速客車(chē)的運(yùn)行速度快(大于200 km/h)，在高速運(yùn)行過(guò)程中車(chē)體外表面負(fù)壓較普速客車(chē)大，車(chē)外塵土從車(chē)箱的各種縫隙進(jìn)入車(chē)內(nèi)的機(jī)率增大，同時(shí)會(huì)在車(chē)內(nèi)產(chǎn)生較大噪聲。如果采用傳統(tǒng)衛(wèi)生系統(tǒng)(如開(kāi)放式系統(tǒng))，則會(huì)使客車(chē)的氣密性嚴(yán)重降低，對(duì)車(chē)內(nèi)環(huán)境及旅客舒適度造成不利影響。

    1.2.2　高速客車(chē)具有較高的環(huán)境要求

    對(duì)于客車(chē)的衛(wèi)生系統(tǒng)而言主要表現(xiàn)在：①盡量減少衛(wèi)生系統(tǒng)對(duì)客車(chē)沿途環(huán)境及車(chē)輛本身的污染，即糞便不直接排到車(chē)外，而將其收集起來(lái)集中處理；②不能對(duì)車(chē)內(nèi)的環(huán)境造成污染，即衛(wèi)生系統(tǒng)應(yīng)避免臭氣在車(chē)內(nèi)散發(fā)，不對(duì)旅客及檢修人員的健康造成危害。然而對(duì)于鐵道車(chē)輛，由于受運(yùn)行中振動(dòng)或進(jìn)入隧道時(shí)壓力波動(dòng)的影響，要在傳統(tǒng)便器內(nèi)保持水封是極其困難的，故集便箱與廁所室內(nèi)直接相連，沒(méi)有水封，因此直接排放式廁所和控制排放式廁所的臭氣問(wèn)題一直未能得到根本解決；而且由于鐵道車(chē)輛水箱容量有限，需要過(guò)濾所用清洗水以便循環(huán)使用，時(shí)間一長(zhǎng)易造成水質(zhì)惡化，易對(duì)車(chē)體及車(chē)內(nèi)環(huán)境造成污染。

    1.2.3　高速客車(chē)的安全性要求

    高速客車(chē)由于運(yùn)行速度快，為抵消高速所引起的動(dòng)力作用，必須降低高速列車(chē)的軸重，降低列車(chē)的重心高度。這對(duì)于減輕對(duì)地基的振動(dòng)，減少對(duì)線路的破壞和維修工作量，減少能耗以及提高運(yùn)行的安全性都會(huì)產(chǎn)生積極的作用。傳統(tǒng)的客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)通常是通過(guò)設(shè)置在車(chē)頂?shù)乃淅盟旧淼闹亓ψ饔霉┧模话忝抗?jié)車(chē)箱設(shè)置兩個(gè)廁所，均由1000 L的車(chē)頂水箱供水，因此，在客車(chē)剛加完水時(shí)，車(chē)頂水箱內(nèi)有1 m3左右的水，約占客車(chē)總重的2%。這樣必然抬高了車(chē)輛的重心，使列車(chē)在通過(guò)彎道時(shí)容易出現(xiàn)側(cè)滾，為此要增加車(chē)輛軸重，可這樣又影響了客車(chē)運(yùn)行的力學(xué)性能，對(duì)客車(chē)安全運(yùn)行易造成隱患。

    1.2.4　高速客車(chē)的持久服務(wù)性要求

    對(duì)于高速客車(chē)的衛(wèi)生系統(tǒng)，提供持久性的舒適服務(wù)是其一項(xiàng)基本的功能。開(kāi)放式廁所在列車(chē)停站時(shí)不能使用，顯然不能滿(mǎn)足這一要求；控制排放式廁所則由于本身的對(duì)內(nèi)開(kāi)放性而對(duì)室內(nèi)的環(huán)境造成污染，影響旅客的乘車(chē)舒適性，故也不宜在高速客車(chē)中采用。

    1.2.5　節(jié)水方面的要求

    開(kāi)放式和控制排放式廁所每次沖廁約耗用4.5 L的水量，這雖然比倡導(dǎo)的節(jié)水型便器設(shè)計(jì)的6 L一次沖水量要少，但對(duì)于客車(chē)有限的儲(chǔ)水量及較多的乘客來(lái)講則仍顯得過(guò)多，不利于節(jié)約客車(chē)運(yùn)行費(fèi)用(水費(fèi)及排污費(fèi))及滿(mǎn)足全球性環(huán)境保護(hù)的要求。

    2　高速客車(chē)的真空衛(wèi)生系統(tǒng)

    2.1　國(guó)外高速客車(chē)真空衛(wèi)生系統(tǒng)簡(jiǎn)介

    2.1.1　瑞典的真空集便箱式廁所

    瑞典的高速客車(chē)技術(shù)發(fā)展比較成熟，其客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)也值得我們借鑒。其中具有代表性的是瑞典EVAC公司為海峽隧道穿梭列車(chē)開(kāi)發(fā)的EVAC2000真空廁所(見(jiàn)圖1)。該系統(tǒng)由一臺(tái)微機(jī)控制整個(gè)沖水過(guò)程，首先由安裝在便器邊緣的噴水口噴出高壓水沖洗便器表面，與此同時(shí)，由壓縮空氣抽氣閥吸出集便箱內(nèi)的空氣，產(chǎn)生真空；然后，便器背部的閥門(mén)打開(kāi)將便器內(nèi)的糞便吸入集便箱。該系統(tǒng)自應(yīng)用以來(lái)，在歐洲的鐵路或巨型噴氣式客機(jī)上廣泛采用；目前，JR (日本國(guó)營(yíng)鐵路)各公司的多數(shù)車(chē)輛也采用這種廁所處理系統(tǒng)，這種系統(tǒng)由于具有極好的除臭和節(jié)水性能，正成為廁所處理系統(tǒng)的主流。

    圖1　瑞典真空廁所系統(tǒng)原理
    1 便器　2 排便閥　3 管子　4 電磁閥　5 水加壓器　6 止回閥
    7 電磁閥　8 沖水手柄　9 分離器　10 集便箱　11 護(hù)板
    12 防寒層　13 排空管　14 加熱器　15 集便箱70%液面指示表
    16 集便箱90%液面指示表　17 過(guò)濾裝置　18 抽風(fēng)閥
    19 電磁閥　20 減壓閥　21 沖水控制裝置　22 中央控制裝置
    23 排空裝置　24 便器水位傳感器　25 配電箱

    2.1.2　丹麥的真空泵輸便廁所

    丹麥的客車(chē)真空衛(wèi)生系統(tǒng)主要代表為SEMCO公司生產(chǎn)的Semlet型真空廁所(見(jiàn)圖2)。它主要由壓縮空氣操縱的膜板泵提供沖廁噴淋用水，按下沖水按鈕時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入噴水膜板水泵，使水從便器上的噴水口噴射出去；然后，微機(jī)控制系統(tǒng)執(zhí)行排空程序?qū)嚎s空氣送入膜板水泵的風(fēng)缸，提升膜板，在泵內(nèi)水腔形成真空，將打開(kāi)進(jìn)水閥的便器內(nèi)的糞便吸入膜板泵；隨后，進(jìn)水閥關(guān)閉，出水閥打開(kāi)，改變風(fēng)缸的送風(fēng)方向，迫使膜板向下運(yùn)動(dòng)，將糞便泵入集便箱。這種衛(wèi)生系統(tǒng)除在丹麥的IC3型客車(chē)上使用外，還在意大利的ETR500和德國(guó)的ICE高速客車(chē)上普遍使用。

    圖2　丹麥Semlet真空廁所
    1 便器　2 止回閥　3 風(fēng)動(dòng)控制閥　4 止回彈簧　5 膜板
    6 膜板水腔　7 出水閥　8 雙向作用彈簧缸　9 膜板式水泵
    10，11 雙向作用風(fēng)缸　12 出水閥　13 3″/2電磁閥
    14，15，16 5″/2電磁閥　17 壓力計(jì)　18 4 bar減壓閥
    19 控制裝置　20 沖水按鈕　21 壓縮空氣連接處

    2.1.3西班牙的真空廁所

    西班牙的真空衛(wèi)生系統(tǒng)主要為T(mén)EMOINSA公司制造的TEMAVAC型，它主要應(yīng)用在西班牙的800 0系列臥車(chē)和12000系列一等客車(chē)上。這種系統(tǒng)主要由一臺(tái)真空泵使初級(jí)集便箱產(chǎn)生真空，并由一臺(tái)膜板式水泵向沖廁噴水口供應(yīng)壓力水。當(dāng)按下沖水按鈕時(shí)，微機(jī)控制系統(tǒng)啟動(dòng)沖廁水泵，將水沖入便器；同時(shí)，真空泵在連接便器的出水閥打開(kāi)之前，利用初級(jí)集便箱內(nèi)的真空將糞便吸入初級(jí)集便箱；其后，連接便器的出水閥關(guān)閉，給初級(jí)集便箱加壓，打開(kāi)集便箱的出水閥，將箱內(nèi)的污物壓入主集便箱。

    2.2　高速客車(chē)真空衛(wèi)生系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

    與傳統(tǒng)的客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)相比，高速客車(chē)真空衛(wèi)生系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

    2.2.1　提高了客車(chē)運(yùn)行的安全性

    真空衛(wèi)生系統(tǒng)無(wú)需在頂部設(shè)置體積龐大的集水箱，一般僅在客車(chē)下部設(shè)置供水箱，而且由于用水量遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)的用水量，使得供水箱的體積減小，水重降低。國(guó)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明［1］：真空衛(wèi)生系統(tǒng)每次沖廁用水量(包括沖廁后洗手用水)一般為0.5 L。按每個(gè)廁所 200人次的使用頻率計(jì)算，一個(gè)真空廁所僅需100 L的水，考慮安全余量，也只需設(shè)置一個(gè)容積為200 L的供水箱。而傳統(tǒng)的衛(wèi)生系統(tǒng)需要1 000 L的水箱儲(chǔ)水，僅載水量一項(xiàng)便可減少 800 L。這樣會(huì)大大減少列車(chē)自重，降低高速客車(chē)的軸重及整車(chē)重心，提高客車(chē)在高速運(yùn)行狀況下的穩(wěn)定性和安全性。

    2.2.2　節(jié)水效果明顯

    根據(jù)國(guó)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明［2］：真空衛(wèi)生系統(tǒng)每次沖廁用水量?jī)H為0.5 L左右。而傳統(tǒng)的客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)的每次沖廁用水量約為4.5 L，前者僅為后者的1/9，這對(duì)于使用頻率較高，使用范圍較大的客車(chē)廁所來(lái)講，其總的節(jié)水量相當(dāng)可觀。有利于節(jié)約寶貴的水資源，保護(hù)全球生態(tài)環(huán)境。

    2.2.3　對(duì)環(huán)境具有較高的相容性

    真空衛(wèi)生系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的較高相容性主要表現(xiàn)在：①不對(duì)車(chē)外直接排污，故不會(huì)對(duì)客車(chē)沿途環(huán)境及車(chē)體本身的作業(yè)部位造成污染，從而減少了檢修人員傳染疾病的機(jī)率；②由于系統(tǒng)本身的封閉性，使得便器的水封不會(huì)因壓力波動(dòng)而破壞，增強(qiáng)了便器的密封性能，避免了便器直通室內(nèi)而對(duì)車(chē)內(nèi)的環(huán)境造成污染，同時(shí)解決了客車(chē)臭氣問(wèn)題的長(zhǎng)久困擾，從而為旅客的健康和室內(nèi)空氣品質(zhì)的改善提供了有力的保證，提高了旅客的乘車(chē)舒適性。

    2.2.4　提高了衛(wèi)生系統(tǒng)的服務(wù)功能

    真空衛(wèi)生系統(tǒng)不受列車(chē)停站停用的限制，同時(shí)避免了控制排放式系統(tǒng)本身不雅的視覺(jué)影響，這有利于改善列車(chē)服務(wù)的硬件環(huán)境，提高了客車(chē)的服務(wù)質(zhì)量。

    2.2.5　安裝靈活，檢修方便

    真空衛(wèi)生系統(tǒng)本身體積較小，不需在高速客車(chē)緊張的上部空間尋找安裝位置，不需依靠重力進(jìn)行供水，降低了系統(tǒng)的安裝限制，減少了系統(tǒng)的安裝復(fù)雜性，使得其在客車(chē)上的布置顯得比傳統(tǒng)衛(wèi)生系統(tǒng)更加靈活。例如，真空吸引式系統(tǒng)只要在真空吸引力范圍之內(nèi)，該系統(tǒng)便可以在臥鋪客車(chē)的每個(gè)包間內(nèi)設(shè)置，也可以在雙層客車(chē)的上下層分別設(shè)置，為旅客提供迄今為止鐵道車(chē)輛上未曾有過(guò)的新的服務(wù)。同時(shí)真空衛(wèi)生系統(tǒng)由于管道內(nèi)本身的高速水流使得其具有自潔能力，不會(huì)造成沉積；還可根據(jù)管內(nèi)壓力情況快速檢測(cè)出管道的滲漏。

    3　我國(guó)高速客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)的發(fā)展思路

    我國(guó)高速客車(chē)技術(shù)剛剛起步，作為輔助設(shè)備的客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)還沒(méi)有得到系統(tǒng)的研究，因此對(duì)于高速客車(chē)而言，這仍是一個(gè)較新的課題。根據(jù)國(guó)外高速客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)及趨勢(shì)，我國(guó)的高速客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)應(yīng)充分考慮利用國(guó)外的現(xiàn)有技術(shù)成果，發(fā)展適合我國(guó)國(guó)情的高速客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)技術(shù)，以適應(yīng)我國(guó)高速客車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)。鑒于目前真空衛(wèi)生系統(tǒng)已成為各國(guó)高速客車(chē)衛(wèi)生系統(tǒng)的主流，以及其比較成熟的技術(shù)性能，真空衛(wèi)生系統(tǒng)應(yīng)成為我們關(guān)注的重點(diǎn)。

    　

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